高速鐵路正饋線故障搶修問題探討

李 銳

0 引言

AT供電制式具有牽引網阻抗小，電壓損失小，電能損耗低，供電距離長的特點。采用AT供電制式，牽引變電所和輸電線路的設計數量相對較少，可節約電力系統的投資；接觸網電分相數量的設置較少，更適合動車組的高速運行。因此，AT供電制式被廣泛應用于高速電氣化鐵路供電系統。

但由于AT供電制式需沿接觸網線路架設正饋線，且正饋線對地電壓25 kV，電氣化鐵路設備維護工作量大大增大。特別是正饋線安裝高度較高（有時高達15 m），且位于支柱田野側，遠離線路，一旦發生故障，搶修極為困難。本文在既有京廣線鄭州—武昌段電氣化鐵路運營經驗的基礎上，充分結合徐蘭高速鐵路鄭州—西安段電氣化設備現狀，進一步對高速鐵路正饋線故障的搶修問題進行探討，并給出了一種簡單、快捷的故障搶修方案。

1 鄭西高鐵AT供電制式簡介

鄭西高鐵AT供電制式采用全并聯形式，如圖1所示。全并聯AT供電制式是在復線AT供電制式的基礎上，將上下行牽引網的接觸線、鋼軌和正饋線在牽引變電所出線處、AT所及分區所處均并聯起來。與不并聯的AT供電制式相比，在相同負載條件下，可以減少牽引網電力損失約10%；同時，由于在每個AT所都進行了并聯，負荷電流在上下行牽引網進行了均分，使得線路運行更加均衡，大大提高了供電的可靠性和帶負載能力。

圖1 全并聯復線AT供電制式示意圖

2 正饋線故障特點及分析

日常設備運營檢修中，因高速鐵路接觸網巡視方式多為添乘巡視，維修天窗多處于夜間，不易及時發現和消除正饋線設備隱患，故障幾率較高。

（1）由于正饋線安裝位置遠離鐵路線路，位于接觸網支柱外側，當大風等惡劣天氣情況下，因危樹和輕飄垃圾搭掛原因引發故障的情況較多。

（2）由于正饋線隨接觸網線路架設，范圍較廣，故障巡視查找面過大，且變電所、分區所出口部分多采用高壓電纜，埋設于地面以下，使故障位置確認相對困難。

（3）當正饋線斷線時，因其安裝位置較高，接續處理難度較大；當發生高壓電纜故障時，電纜頭制作工藝要求高，短時不易恢復。

3 正饋線故障搶修

3.1 正饋線故障一般搶修方案

（1）正饋線絕緣子故障，影響接觸網正常送電時，若屬絕緣子臟污造成的，則清掃臟污絕緣子；若屬絕緣子擊穿造成的，則更換故障絕緣子。

（2）正饋線斷線接地時，在接觸網作業車平臺上或拆除斷線處兩側5～6個正饋線懸掛點，將正饋線放至地面；使用緊線工具將2個斷頭緊至重合400～500 mm后進行接續，然后吊起正饋線恢復原安裝形式。當需截除受損的正饋線時，應并接適當長度的同材質輔助線索。

（3）正饋線燒傷需補強時，在接觸網作業車平臺上或拆除斷線處兩側5～6個正饋線懸掛點，將正饋線放至地面進行補強。

（4）該搶修方案僅適用于范圍較小且位置已確認的正饋線故障。

3.2 正饋線故障改進搶修方案

采用全并聯AT供電制式，因其上下行牽引網的接觸線、鋼軌和正饋線在牽引變電所出線處、AT所及分區所處均處于并聯狀態，當供電臂某一 AT段（相鄰變電所、分區所之間）正饋線回路不通，無接地故障時，負荷電流仍可通過相鄰的AT所或分區所流入另一行正饋線，回流至牽引變電所；當取消整個供電臂的正饋線運行，改為直接供電方式時，負荷電流可通過綜合接地線及大地回流至牽引變電所，發生該情況時應將該區段運行列車追蹤間隔延長到7 min以上。基于以上分析，可采取如下改進搶修方案。

（1）當發生正饋線故障范圍較小且位置已確認時，采取將故障正饋線整錨段撤除運行的搶修方案。在故障正饋線錨段末端下錨處，分別斷開故障錨段與其相鄰錨段正饋線對向下錨間的連接線，使該錨段正饋線撤出運行。恢復送電時，故障供電臂范圍內的AT所、分區所自耦變壓器投入運行。

（2）當發生正饋線大范圍故障或不能確認其故障位置時，應將故障正饋線整個供電臂撤出運行，改為直接供電制式的搶修方案。實施步驟如下：

第1步，斷開正饋線與牽引變電所間的電氣連接。正饋線上網前設有單極隔離開關時，在故障供電臂停電條件下斷開該單極隔離開關。正饋線上網前未設單極隔離開關，但設有架空線與電纜過渡支柱時，可在故障供電臂停電條件下斷開過渡支柱處正饋線連接線；當牽引變電所正饋線采用電纜直接通過雙極隔離開關上網時，可在停電條件下拆除故障供電臂正饋線上網點處開關引線。

第2步，斷開正饋線與AT所、分區所間的電氣連接。斷開故障供電臂范圍的AT所、分區所內相應斷路器、隔離開關及相應上網隔離開關（可遠動操作）；同時，確認牽引變電所出口處上下行并聯開關處于分位。

第3步。恢復送電時，只對故障供電臂接觸懸掛送電，故障供電臂供電制式改為直接供電制式。

該搶修方案適用于各類正饋線故障搶修，特別是在以下情況可以壓縮故障停時，快速搶通線路：雖判定為正饋線永久性接地故障（斷線或絕緣子擊穿等），但故障地點短時難以確認；雖正饋線斷線接地故障地點已被確認，但短時難以徹底恢復；正饋線絕緣子大面積污閃，清掃工作量大，用時較長。

4 結束語

（1）通過實施改進搶修方案，可迅速恢復供電，最大限度減少正饋線故障對運輸的影響，但故障設備并未徹底恢復，因此，須及時利用天窗時間對故障設備復舊。

（2）實施改進搶修方案后，故障供電臂變為直接供電制式，另一行供電臂變為單線AT供電，負荷電流也不能進行上下行均分，其均處于非正常運行狀態。此時，原有的保護不能準確動作，故障測距裝置也不能準確發揮作用，因此，非正常運行時間不宜過長，應盡快恢復全并聯AT供電制式。

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[2]王小峰，高仕斌.全并聯AT供電牽引網斷線接地故障分析[J].電氣化鐵道，2007，（6）.

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